Abteilung Umwelttoxikologie

Molekulare Toxikologie

Die weite Verbreitung toxischer Substanzen in unseren Gewässern belastet aquatische Lebewesen konstant. Zusätzliche physikalische und biologische Stressfaktoren können diese Belastung noch verstärken. Solche umweltbedingten Bedrohungen können sich sowohl kurzzeitig als auch langzeitig auf die Entwicklung, Physiologie und das Verhalten der Organismen auswirken und zu schädlichen Konsequenzen führen. Oft entwickeln Organismen auch Schutzmechanismen und passen sich bedrohlichen Umweltbedingungen an, um den Schaden zu verhindern. Aber sowohl toxikologische als auch adaptive Wirkungsmechanismen sind oft unbekannt.

Wir untersuchen die Auswirkungen umweltbedingter Bedrohungen auf den Organismus mit dem Ziel toxikologische und adaptive Wirkungsmechanismen auf molekularer Ebene zu verstehen. Das Nervensystem empfängt und integriert Informationen aus der Umgebung  und kontrolliert die Physiologie und das Verhalten. Durch das Analysieren umweltbedingter Verhaltensphänotypen in larvalen und adulten Zebrafischen können wir  verschiedene Teile des Nervensystems untersuchen. Dadurch gewinnen wir einen Eindruck wie toxische Substanzen wirken und welchen Effekt sie auf den Körper haben. Weitere Untersuchungen der Struktur und Funktion des Nervensystems mittels moderner bildgebender Verfahren und optogenetischen Hilfsmitteln führen zu einem detaillierten Verständnis der Phänotypen die sich aufgrund der umweltbedingten Belastung herausbilden. Zusätzlich zu den phänotypischen Konsequenzen möchten wir auch die molekulare Grundlage der Toxizität besser verstehen. Dazu werden Kandidaten Gene mittels Expressionsanalysen und Genomeditierungstechniken (CRISPR/Cas9) untersucht, die aufgrund des Wissens aus OMICs Daten und computerbasierten Modellen ausgesucht werden. Des Weiteren nutzen wir auch Transkriptom- und Proteom-Analysen um einen globalen Eindruck der molekularen Wirkungsmechanismen einer bestimmten Substanz zu gewinnen.

Ein detailliertes Verständnis des molekularen Wirkungsmechanismus, der zu kurzeitigen und langzeitigen Folgen aufgrund der Umweltbelastung führt, ist notwendig für eine verlässliche Risikobewertung einer bestimmten Substanz und führt letztendlich zu einem besseren Schutz der Ökosysteme.

Aktuellste Publikationen

Groh, K., vom Berg, C., Schirmer, K., & Tlili, A. (2022). Anthropogenic chemicals as underestimated drivers of biodiversity loss: scientific and societal implications. Environmental Science and Technology, 56(2), 707-710. doi:10.1021/acs.est.1c08399, Institutional Repository
Könemann, S., von Wyl, M., & vom Berg, C. (2022). Zebrafish larvae rapidly recover from locomotor effects and neuromuscular alterations induced by cholinergic insecticides. Environmental Science and Technology, 56(12), 8449-8462. doi:10.1021/acs.est.2c00161, Institutional Repository
Ramšak, Ž., Modic, V., Li, R. A., vom Berg, C., & Zupanic, A. (2022). From causal networks to adverse outcome pathways: a developmental neurotoxicity case study. Frontiers in Toxicology, 4, 815754 (18 pp.). doi:10.3389/ftox.2022.815754, Institutional Repository
Thessen, A. E., Marvel, S., Achenbach, J. C., Fischer, S., Haendel, M. A., Hayward, K., … Hamm, J. (2022). Implementation of zebrafish ontologies for toxicology screening. Frontiers in Toxicology, 4, 817999 (12 pp.). doi:10.3389/ftox.2022.817999, Institutional Repository
Fitzgerald, J. A., Könemann, S., Krümpelmann, L., Županič, A., & vom Berg, C. (2021). Approaches to test the neurotoxicity of environmental contaminants in the zebrafish model - from behavior to molecular mechanisms. Environmental Toxicology and Chemistry, 40(4), 989-1006. doi:10.1002/etc.4951, Institutional Repository
Könemann, S., Meyer, S., Betz, A., Županič, A., & vom Berg, C. (2021). Sub-lethal peak exposure to insecticides triggers olfaction-mediated avoidance in zebrafish larvae. Environmental Science and Technology, 55(17), 11835-11847. doi:10.1021/acs.est.1c01792, Institutional Repository
Li, R. A., Talikka, M., Gubian, S., vom Berg, C., Martin, F., Peitsch, M. C., … Zupanic, A. (2021). Systems toxicology approach for assessing developmental neurotoxicity in larval zebrafish. Frontiers in Genetics, 12, 652632 (17 pp.). doi:10.3389/fgene.2021.652632, Institutional Repository
Li, R., Zupanic, A., Talikka, M., Belcastro, V., Madan, S., Dörpinghaus, J., … Hoeng, J. (2020). Systems toxicology approach for testing chemical cardiotoxicity in larval zebrafish. Chemical Research in Toxicology, 33(10), 2550-2564. doi:10.1021/acs.chemrestox.0c00095, Institutional Repository
Fitzgerald, J. A., Kirla, K. T., Zinner, C. P., & vom Berg, C. M. (2019). Emergence of consistent intra-individual locomotor patterns during zebrafish development. Scientific Reports, 9, 13647 (14 pp.). doi:10.1038/s41598-019-49614-y, Institutional Repository
Legradi, J. B., Di Paolo, C., Kraak, M. H. S., van der Geest, H. G., Schymanski, E. L., Williams, A. J., … Hollert, H. (2018). An ecotoxicological view on neurotoxicity assessment. Environmental Sciences Europe, 30(1), 46 (34 pp.). doi:10.1186/s12302-018-0173-x, Institutional Repository

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